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小編語：法國的大巴黎快線工程作為2024巴黎奧運會的配套工程，為奧運會的成功舉辦做出了重要貢獻。其中，大巴黎快線工程的14號線延長段和相關車站更是成功趕在奧運會開幕前的一個月完工，為奧運期間的交通運輸提供了關鍵支持。為確保這項關鍵工程的順利進行，法國的施工團隊專門建立了一些試驗豎井，用于各種工藝工法的驗證。本期就讓我們一起了解一下，大巴黎快線工程為驗證旋噴注漿與人工凍結兩種加固工法優(yōu)劣而進行的施工試驗吧！

試驗概況

作為法國的關鍵工程，大巴黎快線建設了共計5個試驗豎井，用于各種工藝工法的驗證，其中的Aulnay-sous-Bois試驗井專門用于對比驗證兩種在巴黎應用較為成熟的加固工法——高壓旋噴與人工凍結。項目團隊希望通過實地試驗，了解這兩種工法在巴黎地區(qū)的Beauchamp砂層中的結構支護效果與密封防水性能。

綠圈為Aulnay-sous-Bois試驗豎井位置

Beauchamp砂層是法國平原常見的地層，厚度在10~15m之間，是一種細膩的粘質(zhì)砂土，含少量碳酸鹽。該地層復雜多變，有時呈砂質(zhì)，有時則為粘土至淤泥質(zhì)，不同的勘探樣品差異極大。由于該地層的不確定性，在Beauchamp砂層中建造聯(lián)絡隧道時存在不小的涌水與坍塌的風險，所以施工中的加固措施便顯得尤為重要。為確定旋噴注漿與人工凍結兩種工法在巴黎的地質(zhì)環(huán)境中孰優(yōu)孰劣，施工團隊決定在試驗豎井中進行實地測試。

試驗井介紹

試驗豎井由厚約80cm、內(nèi)徑約7m、深約25m的地下連續(xù)墻結構組成。在深度21m處，Beauchamp砂層中分別開挖了兩條直徑3m、長約5m的通道，其中一條采用高壓旋噴，另一條則采用人工凍結。

左側通道使用高壓旋噴

右側通道使用凍結法

人工凍結采用氮氣-鹽水混合凍結法，14個間隔1m的凍結管在-10℃下組成厚1.5m的凍結環(huán)，通過監(jiān)測表面和凍結環(huán)中心的溫度進行監(jiān)測。

高壓旋噴則采用了44根雙旋噴樁，直徑1.5m，深21m，同時安設了一根觀測樁，用于監(jiān)測注漿質(zhì)量、提取注漿樣本并實時調(diào)整偏差。

施工團隊還根據(jù)實驗室和試驗豎井的現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)建立了有限元模型，以研究Beauchamp砂層環(huán)境中熱參數(shù)和力學參數(shù)。團隊采用Plaxis 2D Thermal軟件并通過有限元法建立了熱模型；在建立力學模型時，則將Beauchamp砂層的特殊性質(zhì)納入計算。最終，通過模型進行的回溯分析計算得出的地面變形與檢測得出的地層變形數(shù)值與監(jiān)測測量結果幾乎一致。

試驗結果

經(jīng)過實際測試后，項目團隊對旋噴注漿與人工凍結兩種工法的優(yōu)劣進行了歸納和分析：■ 人工凍結試驗證明，人工凍結是該地層中一種有效的加固方案。凍結法受深度影響較小，安全性高，且凍結法無需地面鉆孔，完工后地層可以恢復原樣，更符合環(huán)保要求。然而，由于需要使用氮氣，并且需要排除熱源干擾使得凍結法成本更高；凍結法加固的隧道開挖速度也更慢，容易影響工期。

■ 旋噴注漿高壓旋噴的優(yōu)勢在于作業(yè)產(chǎn)生的噪音更小，并且無需24*7全天候作業(yè)，且加固后的隧道開挖速度相較凍結法來說更快；但高壓旋噴也有一些缺點，例如在Beauchamp砂層中，也就是25至35m深度下，控制鉆孔誤差的難度較大，并且要使用的設備占地面積較大，在巴黎市區(qū)施工有諸多不便。

試驗中開挖的通道

在經(jīng)過分析后，施工團隊認為，高壓旋噴法比凍結法更適合項目工期和巴黎的情況；原本12條需處理的聯(lián)絡通道中有4條是計劃使用凍結法加固的，后根據(jù)試驗結果，全部改為高壓旋噴法加固。最終，施工試驗過程中的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)進一步幫助了施工團隊提升了實際施工過程中的效率和安全性。